[實用新型]一種磁場輔助的用于聚合物熔體靜電紡絲的裝置

無效

• 申請號: 200720190036.6
• 申請日: 2007-11-07
• 公開（公告）號: CN201132866Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 楊衛民;鄧榮堅;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種靜電紡絲裝置，特別是適合于聚合物熔體的靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲又稱電紡，從其發現到現在已有將近100年的歷史。早在1934年Anton?Fomhals就已經在專利中報道了高壓靜電場紡絲，然而直到1993年，這一技術才被定義為靜電紡絲技術。近些年來，隨著納米科技的升溫，靜電紡絲技術已成為當今最熱門的研究領域之一。目前已有三十多種聚合物成功通過靜電紡絲的方法制得超細的纖維，最少的纖維直徑可以達到幾十納米。靜電紡絲的原理可簡述為，在高壓靜電場下，聚合物溶液或熔體在電場力的作用下，從毛細管末端形成細流飛向接收裝置，細流在到達接收裝置前產生高度的拉抻，溶液的溶劑蒸發或熔體固化，最后在接收裝置上形成超細的纖維。目前關于靜電紡絲的研究大多都集中在溶液靜電紡絲上，而對于聚合物熔體的靜電紡絲的研究則很少。目前國內針對聚合物熔體的靜電紡絲專利還沒有。

基于溶液的靜電紡絲雖然可以紡出少至幾十納米的纖維，但它由于使用溶劑而出現一系列的問題：(1)溶劑的回收問題。由于用于溶液靜電紡絲的溶劑一般都是有毒而且是很貴的，所以必須回收。溶劑回收困難是阻礙溶液靜電紡絲工業化的原因之一。(2)應用于生物醫藥領域的安全問題。由于在纖維上可能有殘留的溶劑，因而當其應用于生物醫藥領域就會出現安全的問題。(3)一些聚合物如聚丙烯和聚乙烯，在室溫下找不到適當的溶劑配成溶液。這是溶液靜電紡絲的局限之一。(4)溶劑的蒸發導致纖維表面不光滑，甚至出現缺陷。這會影響到靜電紡絲纖維在纖維復合材料增強領域的應用。(5)產量低，0.01g/min。用于靜電紡絲的溶液中溶劑占很大的比重，一般都在90％以上。靜電紡絲過程，占溶液大部分的溶劑都蒸發掉了，因而產量極低。這也是溶液靜電紡絲難于工業化的原因之一。6)昂貴的溶劑會增加成本。溶液靜電紡絲還存在一個很嚴重的問題，噴絲孔極容易堵塞。這也是溶液靜電紡絲不能連續大量生產的原因之一。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種磁場輔助的適用于聚合物熔體靜電紡絲的裝置。本實用新型由于不需要借助溶劑就能順利進行紡絲，因而可以解決溶液靜電紡絲由于使用溶劑而出現的一系列問題。在本實用新型中，毛細管在紡絲過程中一直處于高溫的環境中，不會出現堵塞的現象，因而可以實現連續大量的生產。本實用新型提出的用于熔體的靜電紡絲裝置由于解決了以上問題，因而與溶液靜電紡絲裝置相比具有更經濟、更環保、更安全、生產率高，易于實現工業化的優點。

本實用新型提供的一種磁場輔助的用于熔體靜電紡絲的裝置的技術方案，采用了由接收裝置(1)、磁場裝置(2)、毛細管(3)、噴嘴(4)、螺釘(5)、加熱圈(6)、料筒(7)、活塞軸(8)、加壓裝置(9)、端蓋(10)、溫度傳感器(11)、溫控裝置(12)、高壓靜電發生器(13)組成的靜電紡絲裝置。接收裝置(1)放在毛細管(3)正下方，兩者距離大于2cm，接收裝置(1)連接高壓靜電發生器(13)的正極輸出端，高壓靜電發生器(13)的另一電極接地。磁場裝置(2)由兩對N極S極相對著的永久磁鐵沿一個角度在同一個平面上交錯放置組成，磁場裝置在毛細管與接收裝置之間形成一個平行于電場的方向近似均勻的磁場。毛細管(3)與噴嘴(4)采取錐面配合，毛細管通過引出導線與大地相接。噴嘴(4)與料筒(7)通過4個在圓周方向均布的螺釘(5)連接。用于加熱聚合物熔體的電加熱圈(6)通過螺釘包覆在料筒(7)表面，加熱圈的電源端子通過導線接到溫控裝置(12)的繼電器上。溫度傳感器(11)與料筒(7)采用螺紋連接，溫度傳感器的接線端通過導線接到溫控裝置(12)的溫控表上。端蓋(10)與活塞軸(8)采用螺紋連接，活塞軸(8)可在料筒(7)內上下往復運動。加壓裝置(9)放在端蓋(10)正上方。

本實用新型適合于聚合物熔體的靜電紡絲，紡絲原料可以是聚合物顆粒料或粉料或切片，紡絲過程不需要借助溶劑就可以進行。接收裝置可以采取多種形式如導電平板、導電網、卷筒等。磁場裝置中的永久磁鐵也可以用通電線圈來代替。毛細管由不銹鋼加工而成，毛細管內徑小于1mm。加壓裝置可以通過加砝碼的方式實現或采用微量推進器。高壓靜電發生器(13)的輸出極為正極。